大都市区道路基础设施的演化

美国及世界上大多数城市围绕汽车交通组织。特别是，为建设城市高速公路或环城路等大型结构以缓解汽车交通拥堵。随着公共交通与工作条件的演变，这些结构的未来及大都市区的组织方式充满不确定性。本文分析美国城市的经验数据，显示其在不同阈值处出现两次转变。在 $T_c^{FW}\sim 10^4$ 通勤者的第一阈值处，我们观察到城市高速公路的出现。第二阈值更大，约为 $T_c^{RR}\sim 10^5$ 通勤者，在此之上环城路出现。为理解这些经验结果，我们提出一个基于成本收益分析的简单模型，该模型依赖于基础设施的建设与维护成本同出行时长减少（含拥堵效应）之间的平衡。该模型确实预测了此类转变，并使我们能用平均时间价值、道路平均容量、典型建设成本等关键参数显式计算通勤者阈值。此外，该分析使我们能讨论这些结构未来演化的可能情景。我们特别表明，在许多情况下，由于城市高速公路的巨大社会成本（含污染、健康成本等），拆除它们是有益的。这类信息在众多城市必须面对翻新这些老化结构或转作他用的两难境地时尤为有用。